钢筋混凝土转换层叠合浇筑法施工阶段裂缝控制研究

摘要

近年来国内外高层建筑蓬勃兴起，为满足使用要求实际工程较多地采用了高而大的转换层。转换层施工强度大，过程复杂，对工期和造价都有较大影响。叠合浇筑法施工可以降低工程造价，减少施工难度，是一种经常被采用的转换层施工方法。 叠合浇筑法是将整根梁或整块板分层浇筑，用先浇筑的梁或板来承担部分后期的施工荷载，即形成叠合梁或叠合板。由于后浇混凝土水化热引起的温差应力会加剧先浇部分底部的“应力超前”现象，导致叠合构件底部出现裂缝；同时，分层处如何保证抗剪性和混凝土的整体性；作为大体积混凝土的转换层如何控制好温度裂缝，对保证施工质量都至关重要。因此，对钢筋混凝土转换层叠合浇筑法施工阶段裂缝控制的研究是一项有意义的课题。本论文借鉴普通叠合构件受力性能理论和大体积混凝土温度场和温度应力理论并结合工程实际，对叠合浇筑法施工阶段裂缝控制理论作了深入的探讨，以期对其它类似工程提供参考。 对于转换层叠合构件温度应力引起的应力超前加剧导致构件底部出现裂缝的现象，研究认为：延迟叠合构件先浇部分底模拆除时间，能有效地减小转换层叠合构件先浇部分底部应力，缓解转换层叠合构件施工养护过程中混凝土水化升温加剧“应力超前”现象所带来的不利影响，使其最大拉应力小于混凝土的极限拉应力，以防裂缝的产生。 对于叠合面处裂缝控制问题，研究认为：对叠合面采取两种方法增强其有效约束：一是增加叠合面的粗糙度，设置能有效抵抗叠合面水平滑移的构件，如将暗梁与先浇板同时施工，二是配置结合钢筋，从而进一步改善了叠合面的受力状况，以保证转换层的整体承载力不因混凝土的分层浇筑而降低，并对叠层浇筑的转换结构进行施工阶段的承载力验算，来弥补设计阶段荷载考虑不足而产生的裂缝问题。 对于转换层施工养护过程中作为大体积混凝土如何控制温度裂缝的问题，本文从混凝土裂缝的基本概念出发阐述混凝土温度裂缝的产生机理，分析影响温度裂缝形成、发展的因素；推导了转换层混凝土内外温差的计算公式以及由于降温与混凝土收缩的共同作用引起混凝土开裂的最大拉应力的计算公式；提出相应的转换层混凝土控制温度、防止裂缝的技术措施，并结合工程实际，进一步计算分析叠合浇筑法施工的转换层混凝土温度及温度应力，通过现场监控和ANSYS软件分析，初步掌握了转换层内的温度及温度应力变化规律。 最后，总结了钢筋混凝土转换层叠合浇筑法裂缝控制的施工程序，并对进一步工作的方向进行了简要的讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.1.1转换层结构设计方法概述

1.1.2转换层结构施工方法概述

1.2叠合浇筑法的研究背景

1.2.1叠合浇筑法的工程应用

1.2.2叠合浇筑法的研究概况

1.3本文研究内容

第2章转换层叠合浇筑法施工构件的受力性能分析及受力裂缝控制

2.1普通叠合构件受力性能分析

2.1.1二次叠合构件的“应力超前”和“应变滞后”现象

2.1.2普通叠合构件的叠合面抗剪强度分析

2.2转换层叠合构件受力性能分析及其裂缝控制

2.2.1转换层叠合构件的“应力超前加剧”现象及其裂缝控制

2.2.2转换层叠合构件的叠合面抗剪强度分析及其裂缝控制

第3章转换层叠合浇筑法施工温度裂缝控制

3.1混凝土裂缝的分析

3.1.1混凝土裂缝的基本概念

3.1.2混凝土裂缝产生的原因

3.2混凝土温度裂缝理论

3.2.1温度裂缝的性质与原因

3.2.2温度裂缝的产生阶段

3.2.3温度裂缝的特点

3.3防止转换层混凝土温度裂缝的技术措施

3.3.1控制混凝土温升

3.3.2延缓混凝土降温速率

3.3.3减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸值

3.3.4改善约束条件

3.3.5运用计算机辅助分析

3.3.6加强施工监测

第4章转换层混凝土温度及温度应力的计算

4.1转换层混凝土温度的计算

4.1.1混凝土的浇筑温度Tj

4.1.2浇筑后混凝土的内外温差△T

4.2转换层混凝土温度应力的计算

4.2.1实际非均匀温度分布及总降温差T

4.2.2水平阻力系数Cx:

4.2.3混凝土的收缩变形和徐变变形

4.2.4混凝土的温度收缩应力的基本公式

第5章转换层叠合浇筑法施工温度裂缝控制实践

5.1工程概况

5.2施工技术措施

5.2.1配合比设计

5.2.2混凝土的养护

5.3ANSYS软件分析转换层混凝土温度场及应力场

5.3.1计算参数的选取和分析步骤

5.3.2Ⅳ区有限元分析

5.3.3Ⅳ区有限元分析结论

5.4转换层混凝土温度的理论公式计算

5.5转换层混凝土温度的实际监测

5.5.1温度监控过程

5.5.2温控数据分析

5.5.3温控结论及建议

5.6转换层混凝土温度及温度应力的实际计算及分析

第6章结论与展望

6.1结论

6.2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果